Топырақ ауа режимін реттеу тәсілдері

Кіріспе

Өсімдіктердің, жануарлардың (әсіресе микроорганизмдердің), климат жағдайларының және адамдардың әсерімен өзгерген жер бетінің үстіңгі борпылдақ қабаты. Топырақ бойында құнарлылық қасиеті, яғни өсімдіктерді сумен, басқа да қоректік элементтермен қамтамасыз ететін қабілеті болады. Механикалық құрамы (топырақ түйіршіктерінің мөлшері) бойынша топырақ құмды, құмдақ сазды және саз топырақ болып бөлінеді. Жасы мен генезисі бойынша — қыртысты күлгін топырақ, батпақты топырақ, ормандық сұр топырақ, қара топырақ, қоңыр топырақ, күрең топырақ, тағы басқалар болып бөлінеді. Топырақтың жер бетінде таралуы зоналық (горизонтальды және вертикальды) заңдылыққа байланысты. Топырақ - литосфераның жоғарғы әуе қабатымен байланысатын қабат, бүкіл биосферадағы тіршіліктің тірегі. Топырақ ғасырлар бойы топырақ түзуші факторлардың үздіксіз әрекетінен пайда болған табиғаттың ерекше табиғи, әрі тарихи денесі.

Топырақ жеке әртүрлі өлшемдегі қатты бөлшектерден тұрады. Қатты бөлшектер сумен және ауамен қоршалған. Сондықтан топырақты үш фазалы жүйе ретінде қарастырады. Топырақтың жоғарғы беті борпылдақ. Мүның қүрамында көптеген өлі органикалық заттар бар (өсімдіктер қалдығы,қарашірік). Бүл қарашірікті аккумулятивті А қабаты. Тереңірек, өте тығыз иллювиалды өтпелі В қабаты жатыр. Оның астында топырақ түзуші - С қабаты орналасқан. Барлық топырақтар бір-бірінен осы генетикалық қабаттарымен ажыратылады. Әр түрлі топырақтың генетикалық қабаттары қалыңдығымен, түстерімен, қүрылымымен, морфологиялық қасиеттерімен ерекшеленеді. Топырақтың қалыңдығы санмен көрсетіледі. Мысалы, кейбір топырақтарда А қабаты небары 0-5 см, ал кейбіреулерінде 0-50 см болады. Топырақтың типтеріне байланысты А, В, С қабаттары бірнешеге бөлінуі мүмкін. Топырақ қабаты тереңдеген сайын аэрация нашарлайды. Оттегінің мөлшері азайып, көмір қышқыл газы мен органикалық заттардын ыдырауы кезінде бөлінетін басқа да газдардың мөлшері артады. Топырақтың жоғарғы қабаттарында өсімдікке қажетті фосфор, калий, азот, кальций және басқа заттар жинақталған. Топырақтың әртүрлі қасиетіне (қышқылдығы, тұздылығы, ылғалдылығы) байланысты өсімдіктерді көптеген экологиялық топтарға бөлуге болады. Мысалы, топырақтың қышқылдығына байланысты: 1) рН 6,7-ден төмен қышқыл топырақта өсетін ацидофилді түрлер (сфагналы батпақ өсімдіктері); 2) рН 6,7-7,0 топырақта өсетін нейтрофилдер (көпшілік мәдени өсімдіктер); 3) рН 7,0-ден жоғары топырақта өсетін базифилді өсімдіктер(аққурай).

ІІ Негізгі бөлім

Топырақ қопсыған кеуекті дене болғандықтан, оның құрамында үнемі ауа болады. Бұл ауаның мөлшері топырақтың ылғалдығына, тығыздығына, өңделу жағдайларына, механикалық құрамына, өсіп-өніп тұрған өсімдіктерге, тағы басқа жағдайларға байланысты.

Топырақ ауасы дегеніміз оның судан бос қуыстарын толтырған газдар қоспасы және судың, органикалық қосындылардың парлары.

Топырақ ауасыныңгаздарының атмосфера ауасының газдарымен алмасуын аэрация деп атайды.

Егістіктер егілетін, өңделген топырақтарда ауаның мөлшері топырақ көлемінің 30-40 пайызына тең. Мұның біраз бөлігі топырақ бөлшектеріне сіңеді, оны сіңген ауа деп атайды. Ал ауаның қалған мол бөлігі топырақ кеуектерінің арасында болады.

Неғұрлым топырақта су көп болса, соғұрлым онда ауа мөлшері аз, себебі мол су ауаны топырақ құрамынан ығыстырып жібереді. Мысалы күріш егістерінің топырақтарында су жер бетінде көлдеп тұратындықтан, онда ауа мөлшері мүлдем жоқ. Керісінше, ылғалы аз, жиі қопсытылып, жиі өңделетін топырақтарда ауа мол болады.

Топырақ - көптеген өсімдіктер мен микроорганизмдердің тіршілік ететін мекені. Олар тыныс алады, көптеген органикалық заттарды ыдыратып ауаға ұшырады. Осының нәтижесінде топырақ ауасының құрамы, атмосферадағы ауаға қарағанда өзгешелеу. Мысалы, топырақ ауасындағы көмір қышқылының мөлшері 0,15-1,65% шамасында, ал атмосферадағы оның мөлшері не бары - 0,03% ғана. Топырақ ауасындағы оттегі мөлшері атмосферадағыдан анағұрлым аз.

Топырақ ауасы топырақта өсетін өсімдіктер мен микроорганизмдерге көп әсер етеді. Топырақтағы ауаның молдығына, аздығына, оның құрамына қарай мұнда әр түрлі микроорганизмдер тіршілік етеді. Өсімдіктер тамырының тереңдеп немесе көлденең өсуіне топырақтағы ауа режимінің дұрыс болуының пайдасы зор.

Жер бетіне жақын ауаның химиялық құрамы,% (М.Глазовская, 1981):

N - 75.51 Ne - 1.3*10-3 N2O - 1.5*10-4

O - 23.15 He - 7.2*10-5 H2 - 3.0*10-6

Ar - 1.28 CH4 - 1.2*10-4 Xe - 1.8*10-5

CO2 – 0.046 Kr - 2.9*10-4 O3 - 3.6*10-6

Келтірілген мәліметтерден көрінгендей, азот жер қыртысында аз элементтер тізімінде болса, ауа құрамында негізгі құрушы – элемент. Ауадағы азот топыраққа келетін азоттың негізгі көзі. Ол биологиялық тірі организмдерге қажетті белок түзетін элемент. Топыраққа ол ауадан түсетін ылғалдар және ауадан азотты сіңіретін микроорганизмдер арқылы түседі. Ауаның құрамындағы екінші негізгі элемент – оттегі. Онымен тотықтандыру құбылыстары, соған байланысты тау жыныстарының үгілуі мен топырақ түзңлу құбылыстары тікелей байланысты. Озон - ауа құрамында өте аз, дегенмен ол те белсенді тотықтырғыш.

Жасыл өсімдіктер үшін және топырақ түзуде көмір қышқыл газының маңызы ерекше. Жасыл өсімдіктердің жапырақтары арқылы құдіреті күшті фотосинтез нәтижесінде көмір қышықл газындағы көміртегі өсімдіктердің барлық органикалық бөліктерін түзіп, олар кейін топыраққа түседі.

Жер бетіндегі және топырақ кеуектеріндегі көмір қышқыл газы ылғалмен қосылып көмір қышқылын түзеді: СО2 + Н2О = Н2СО3

Ал ол жер қыртысындағы, топырақтағы басқа әртүрлі химиялық элементтермен қосылып, әртүрлі реакциялар жүруі, әртүрлі карбонатты түздардың түзілуі мүмкін.

Сонымен, топырақтың ауа режимі де - топырақ құнарлылығына әсер ететін негізгі факторлардың бірі.

Ауаның топыраққа енуі мен оның бойымен қозғалуы, биологиялық және биохимиялық процестерінің және топырақ пен атмосфера арасындағы газалмасудың нәтижесінде олардың құрамының өзгеруінің жиынтығын топырақтың ауа режимі дейміз.

Өсімдік тіршілігіне керек факторлардың арасында ауаның маңызы үлкен. Топырақта атомосферадан енетін және онда жүретін әр түрлі процестердің салдарынан пайда болатын газдардан тұратын ауа болады. Бұған қоса ауаның біразы топырақ суының және коллоидтардың құрамында болады.

Атмосфераның ауасы топырақтікіне қарағанда әжептеуір өзгеше болып келеді. Көптеген зерттеулердің нәтижесі көрсеткендей теңіз деңгейі биіктігінде атмосфералық ауаның орташа құрамы төмендегідей болады: азот – 78,03, оттегі – 20,99, аргон – 0,94, көмірқышқыл газы – 0,03. Қалған 0,01% неон, гелий, криптон және ксенонның үлесіне тиеді. Олардан басқа бос сутегі мен озон кездеседі. Ауа құрамында радон, метан, азоттың шала тотығыф, күкірттің қос тотығы, азоттың қос тотығы, көміртегі тотығының қалдық іздері болуы мүмкін.

Атмосфераға қарағанда топырақ ауасы өзгерістерге жиі ұшырап тұрадыв, өзгерістер ең алдымен О2 және СО2 концентрациясына байланысты болып келеді. Олардың мөлшері оттегін сіңіру және көмір қышқыл газын бөліп шығару пәрменділігіне, топырақ пен атмосфера арасында газалмасу жылдамдығына байланысты өзгеріп отырады. Топырақта СО2 мөлшері атмосферамен салыстырғанда, ондаған,одан да көп есе көп болатын болса, оттегінің мөлшері 15-10%, одан да төменге азаюы мүмкін. Оттегінің концентрациясы 3-5 пайызға дейін төмендегенде, топырақта жартылай анаэробтық жағдай туады. Практикалық қажеттілікке оттегі концентрациясы 5% дейін төмендесе, өсімдіктер анаэробизнестің тұншықтыру әсеріне шалдығатынын білу керек.

Бидайдың, картоптың өскіндері үшін оттегінің концентрациясы 10-15% төмен болмауы керек, ал қызанақ, шалған, мал азғындық, шалқан үшін оның мөлшері 18% төмен болмауы керек.

Топырақ пен атмосфера ауасының арасында газ алмасу процесі тыйылғанда, топырақтағы бар оттегі шамамен екі күннің ішінде таусылуы өте ықтимал.

Аэрация дәрежесі топырақта 15-25% болады: оны жақсы; 10-15% болса: орташа; 10% төмен болса: қанағаттанарлықсыз топырақ қатарына жатқызамыз. Дақылдарға байланысты ауаның топырақтағы қажетті мөлшерін мына көрсеткіштермен белгілеуге болады: астық дақылдары үшін жалпы қуыстылықтың 15-20%, отамалы дақылдар үшін 20-30% , көп жылдық екпе шөптер үшін 17-21%.

Өндіріс жағдайында физикалық қасиеттері қолайлы топырақтарда СО2 концентрациясы өсімдік өсіп-даму кезеңінде 1-2% аспайды, ал оттегінің мөлшері 18% төмен түспейді. Механикалық құрамы ауыр, артық ылғалды топырақта СО2 мөлшері 4-6% жетуі, О2 мөлшері 17-15%, одан да төмен мөлшерде болуы мүмкін.

Топырақ пен атмосфера ауасының құрамындағы азоттың мөлшері бірдей деуге болады, шамалы ғана өзгерістер түйнек бактерияларының, денитрификациялану процестеріне байланысты болуы ықтимал.

Топырақ ауасының құрамының өзгеруіне шешуші роль өсімдіктер мен микроорганизмдерге тән болады. Өсімдік тамырының, аэробтық микроорганизмдердің және басқа топырақтағы тірі жәндіктердің демалу процесінде оттегін пайдалануына байланысты оның мөлшері ұдайы кеміп отырады.

Оттегінің топырақта жеткіліксіз болуы салдарынан өсімдік үшін улы заттар көбейтетін анаэрробты процестер дамиды, сіңімді өоректі заттардың мөлщері кемиді, нәтижесінде дақылдардың өнімділігі азаяды.

Өсімдіктердің тамврлары көмірқышқыл газын өніп-өсу даму кезеңінің ұзына бойына бөліп шығарып отырады. Топырақ бетінен атмосферағак көмірқышқыл газының бөлініп шығу процесін оның демалуы деп атаймыз. Оның қарқындылығы топырақ пен атмосфера арасындағы газалмасуымен ерекшеленеді де, топырақтың биологиялық белсенділігінің көрсеткіші болып саналады.

Өсімдік тамырлары мен қалдықтары, шым, органикалық тыңайтқыщтар, қарашірінді және басқа органикалық заттар топырақта аэробтық жағдайда ыдырағанда, олардың құрамындағы көміртегі көмірқышқыл газы түрінде бөлініп шығады. Оның жоғарғы концентрациясы өсімдікке улы әсер етіп, оның өсіп-дамуын нашарлатады. Мұндай жағдайда тұқым өңбейді, аэробты микроорганизмдердің көпшілігінің дамуы төмендейді. Тек қана кейбір шалғынды шөптер көмірқышқыл газының жоғары концентрациясына шыдамды келеді. Мәдени өсімдіктердің басым көпшілігі үшін СО2 1 концентрациясы улы әсер етеді. Бұл кезде өсімдіктер жаңа тамыр дамуын, оның әрі қарай өсуін тоқтатады.

Өсімдік ауруларын қоздырушылар да топырақ ауа режиміне үйлес болып келеді. Топырақ ауасының құрамының өзеруі ауру қоздырушыларға өсімдіктің қабылдау қабілетін, вируленттігін өзгертеді. Содан барып, өсімдіктердің ауруы жиілейді, оған топырақтың аэрация дәрежесі оң әсерін тигізеді.

Жоғарыда айтылғандай, топырақта көмірқышқыл газының көбеюі, керісінше, оттегінің азаюы өсімдіктердің тамыры мен микроорганизмдердің тіршілігіне қолайсызжағдай туғызады. Мұндай жағдайлар болмас үшін топырақ пен атмосфераның арасындағы газалмасу процесінің маңызы зор. Өйткені бос оттегінің қоры тек бірнеше сағатқа ғана жетеді. Сондықтан топырақтың жоғарғы 20 сантиметрлік қабатының ауасы толығымен әрбір сағатта жаңаланып тұруы қажет. Л.Ромельдің мәліметі бойынша, егер топырақтағы көмірқышқыл газы ататмосфераға шығып тұрмаса, 20 сантиметрлік қабатта оның концентрациясы 1,5 сағатта екі есе, 14 сағатта он есе өседі. Н.П.Поясовтың тәжірибелері көрсеткендей, газалмасу процесі тоқтағанда 48 сағаттың ішінде көмірқышқыл газының мөлщері 4,2 дейін өскен, ал оттегі мөлшері 13,5 дейін төмендеген.

Аэрация дәрежесі қолайлы жағдайда сіңірілген оттегінің орнына соған сәйкес аз ғана кем көмірқышқыл газы топырақтан бөлініп шығып отырады, демалу коэффициенті бірге жақын болады.

Газалмасу нәтижесінде топырақтан бөлініп шыққан газдардың атмосфераға шығуы мен топырақ өміріне керекті газдардың олардың орнын толтыруы немесе бүкіл ауаның топыраққа енуі мен бөлініп шығу процестерін топырақ аэрациясы деп атайды. Сонымен аэрация дегеніміз – ауаалмасу және газалмасу сияқты екі процестің қосындысы болады.

Газалмасу процесінің факторларына диффузия, температураның өзгеруі, атмосфераның барометрлиялық қысымының ауытқулары, суғарғанда және жауын-шашынмен түсетін ылғалдың, желдің

Топырақтың ауа қасиеттері. Өсімдіктер, жануарлар және микроағзалар тіршілігінде топырақ ауасы маңызды рөл атқарады. Ол өсімдіктер үшін көмірқышқыл газының негізгі көзі, фитосинтез жүру үшін қажетті. Сонымен қатар, оттегіні өсімдіктердің тамыр жүйесі, микроағзалар және топырақта тіршілік ететін жәндіктер пайдаланады.

Топырақ ауасы деп оның қуысының судан бос жерлерін толтыратын газ қосылыстарын айтады. Топырақ ауасы құрамы жағынан атмосфера ауасынан көмірқышқыл газының көптігімен (0,5%-дан – 1,5%-ға дейін ) және оттегінің аздығымен ерекшеленеді. Оттегінің жеткіліксіздігінен (3-9%) тұқымның өнімі баяулайды, тамыр жүйесінің дамуы нашарлайды, топырақтағы микроағзалардың тіршілігі үшін қажетті процестер тежеледі. Топырақтың әр түрлі типінде ауа мөлшері де әр түрлі болады. Ауа мен атмосфера арасында үнемі аэрация деп аталатын газ алмасу процесі жүріп жатады. Бұл топыраққа таза ауаның, яғни оттегінің келуі нәтижесінде өсімдіктің өсіп, дамуына қолайлы жағдай туғызады.

Топырақтың ауа қасиеттеріне ауа сыйымдылығы және ауа өткізгіштігі жатады.

Ауа сыйымдылығы-топырақтың өзінің бойында белгілі мөлшерде ауа сақтау қасиеті. Бұл топырақтың қуыстылығына, құрылымына, гранулометриялық құрамына, ылғалдану дәрежесіне байланысты болады. Топырақта ылғал неғұрлым көп болса, онда ауа соғұрлым аз болады, топырақтың құрылысы мен құрылымы жоғары болса, онда ауа сыйымдылығы мол болады.

Ауа өткізгіштігі-топырақтың ауа сіңіру қабілеті. Жалпы алғанда, топырақтағы ауа мөлшері оның көлемінің 15-25 пайызын құрау керек. Жеңіл, құрылымы жақсы және құрғақ топырақтың ауа өткізгіштігі ауыр, құрылымсыз, шамадан тыс ылғалданған топыраққа қарағанда жақсы. Топырақ құрамындағы ауа мөлшері көптеген жағдайларға байланысты қатты өзгеріске ұшырап отырады.

Топырақ аэрациясы дегеніміз- топырақ ауасы мен атмосфера арасындағы газ алмасу процесі. Газ алмасудың жақсы жүруіне топырақтың құрылымдық жағдайы, борпылдақтығы, жеңіл гранулометриялық құрамы көмектеседі.

Топырақ ауа режимін реттеу тәсілдері

Топырақтың ауа режимі оның қасиеттеріне ,ауа райының жағдайына, өсімдік жамылғысына , егілетін дақылға, қолданылатын агротехнологияға тікелей байланысты. Ең қолайлы ауа режимі құрылымы жоғары топырақта болады. Өйткені мұндай топырақта ылғал мен ауаның оңтайлы мөлшерде болуына жағдай жасалған. Бұдан туатын қорытынды: ауа режимі оңтайлы болсын десек, топырақтың құрылымын жақсарту керек.

Ауа режимін реттеуде алдымен байланыстылығы мен беткі қабатының саздануы жоғары болатын механикалық құрамы ауыр топырақтарға көңіл аудару керек.

Құрылымсыз топырақта болатын қабыршақ үлкен зиян келтіреді. Өйткені ол өте тығыз, қуыстылығы төмен болып келуіне байланысты ауа алмасу процестері күрт нашарлайды, 17% ылғалдылықтың өзінде аэрацияға теріс әсер етеді.

Топырақ ауа режимін реттеу тәсілдері

Топырақтың ауа режимін реттейтін негізгі агротехникалық шараларға топырақ өңдеу, органикалық тыңайтқыштарды енгізу , өңделу қабатын қалыңдату т.б. жатады. Кез келген топырақ өңдеу тәсілі – жер жырту, культивация, тырмалау, саңылаулау т.б. – ауа өткізгіштігі мен сиымдылығын арттырып, топырақ пен атмосфера арасындағы газ алмасуды күшейтеді. Топырақта қолайлы ауа жүргісін қалыптастыруда жерді терең жыртудың , соқа табанын болдырмау үшін әртүрлі тереңдікке өңдеудің , топырақ бетіндегі қабыршақ пайда болғанда тырмалаудың рөлі зор.

Аэрация дәрежесін бағалау үшін топырақ ауасының құрамын анықтау арқылы жүргізілетін тәсіл қолданылады. СО2 концентрациясы 2-3 пайыз жоғары , О2 – 19-18 пайыз төмен болғанда көптеген ауыл шаруашылығы дақылдарының өнімділігі төмендейтінін білеміз. Топырақ ауа режимі дақылдарға әртүрлі әсер ететіні белгілі. Мысалы,жүгері,қант қызылшасы, картоп, асбұршақ, көптеген тамыржемістілер, көкөніс дақылдары жоғары аэрация қалайды, ал астық дақылдары ондай аэрациясыз-ақ дұрыс дамитын болса, көп жылдық одан да төмен жағдай да әдеттегідей өсіп-дами береді.

Кейбір жағдайларда топырақты өңдеу мен егін егудің жалды-жүйекті тәсілін қолданған пайдалы. Бұл шараны қолданғанда ауа режимін жақсартумен қатар топырақтың жылу жүргісінде оңтайландыратын боламыз.

Орытынды

Топырақ - қопсыған кеуек дене болғандықтан, оның құрамында үнемі ауа болады. Бұл ауаның мөлшері топырақтың ылғалдылығына, тығыздығына, өңделу жағдайларына, механикалық құрамына, өсіп-өніп тұрған өсімдіктерге және т. б. байланысты.

Егістер егілетін, өңделген топырақтарда ауаның мөлшерң топырақ көлемінің 30-40%-не тең. Мұның біраз бөлігі топырақ бөлшектеріне сіңеді, оны сіңген ауа дейді. Ал ауаның қалған мол бөлігі топырақ кеуектерінің арасында болады.

Неғұрлым топырақта су көп болса, соғұрлым онда ауа мөлшері аз, себебі мол су ауаны топырақ құрамынан ығыстырады. Мысалы, күріш егістерінің топырақтарында су жер бетінде көлдеп тұратындықтан онда ауа мөлшері мүлдем жоқ.

Топырақ - көптеген өсімдіктер мен микроағзалардың тіршілік ететін мекені. Олар тыныс алады, көптеген органикалық заттарды ыдыратып ауаға ұшырады. Осының нәтижесінде топырақ ауасының құрамы атмосферадағы ауаға қарағанда өзгеше. Мысалы, топырақ ауасындағы көмірқышқылының мөлшері 0,15-1,65% шамасында, ал атмосферадағы оның мөлшері небары - 0,03% ғана. Топырақ ауасындағы оттегі мөлшері атмосферадағыдан анағұрлым аз.

Топырақ ауасы топырақта өсетін өсімдіктер мен микроағзаларға көп әсер етеді. Топырақтағы ауаның молдығына, азды, ына, оның құрамына қарай мұнда әр түрлі микроағзалар өмір сүреді. Өсімдіктер тамырының терңдеп немесе көлденең өсуіне топырақтағы ауа режимінің дұрыс болуының маңызы зор.

Сонымен, топырақтың ауа режимі де - топырақ құнарлығына әсер ететін негізгі факторладың бірі.

Жоспар

I. Кіріспе

II. Негізгі бөлім

1.Топырақ ауа режимі

2.Топырақ ауа режимін реттеу жолдары

III. Қорытынды